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L’idée d’un monde plus intelligent dans lequel des systèmes seraient interconnectés partout dans le monde pour partager des informations s’impose peu à peu dans tous les secteurs de l’industrie. Plusieurs appellations ont été données à ce concept, mais la plus employée est l’Internet des Objets. Ce réseau englobe tout, depuis les maisons intelligentes, les accessoires de fitness portables et les jouets connectés jusqu’à l’Internet des Objets Industriels qui concerne l’agriculture, les villes, les usines et les réseaux intelligents.
L’Internet des Objets Industriels
Adaptabilité et évolutivitéL’Internet des Objets Industriels présage déjà un grand changement
pour les systèmes industriels traditionnels. Généralement, leur
architecture et leur évolution se caractérisent soit par la conception
d’une solution de bout en bout personnalisée ou propriétaire, soit par
l’ajout de fonctionnalités en complétant le système avec des solutions
sous forme de boîtes noires définies par le fabricant. La seconde
option est certes rapide à mettre en œuvre, mais a un prix... L’un des
plus gros avantages de l’Internet des Objets Industriels réside dans
le fait que les données peuvent très facilement être partagées et
analysées pour permettre
des prises de décision
optimales. Dans une
solution de surveillance
conditionnelle définie par
le fabricant, par exemple,
les données acquises et
analysées sont difficilement
disponibles ; le système
se limite à l’envoi de simples alarmes pour prévenir une défaillance
catastrophique. Les données peuvent être disponibles suite à un
événement pour analyser et déterminer la cause du problème, mais
cela coûte du temps et de l’argent. Si les données de surveillance
ne sont pas analysées en continu et disponibles via une interface
standardisée, il est impossible de s’en servir pour adapter les
algorithmes de contrôle, ni même de les corréler pour contrôler les
événements, améliorer l’efficacité du système ou éviter les
temps d’arrêt.
En revanche, les solutions de bout en bout peuvent parfaitement
fonctionner conjointement avec l’ensemble des composants d’un
système – mais cela ne résout pas le problème fondamental. Lors
de la construction d’une solution de bout en bout, les protocoles
de communication sont uniformes et les données peuvent être
facilement partagées. Néanmoins, à ce stade, les protocoles
de communication propriétaires font de la solution en question
essentiellement une « boîte noire ». Aussitôt qu’une mise à jour est
requise, l’ingénieur chargé du projet se trouve face à un dilemme :
ajouter une solution qui pourrait avoir des difficultés à communiquer
avec le reste du système, ou recommencer le processus du début en
créant une nouvelle solution. Les systèmes de l’Internet des Objets
Industriels doivent être adaptables et évolutifs par le biais de logiciels
ou l’ajout de fonctionnalités capables de s’intégrer facilement avec
l’ensemble d’une solution ; or cela est impossible quand le système
entier est construit sous forme de boîte noire. Alors comment intégrer
des systèmes composites et réduire leur complexité sans renoncer
à l’innovation ?
L’Internet des Objets Industriels se caractérise par un grand nombre
de systèmes industriels connectés qui communiquent et coordonnent
leurs analyses de données et leurs actions pour améliorer les
performances industrielles et augmenter les bénéfices des
entreprises. Les systèmes industriels qui ont pour but de résoudre les
problèmes de contrôle complexes en reliant le monde numérique au
monde physique par l’intermédiaire de capteurs et d’actuateurs sont
principalement connus sous le nom de systèmes cyber-physiques.
Ceux-ci sont combinés à des solutions Big Analog Data afin de
recueillir des informations à partir de données et d’analyses. Imaginez
des systèmes industriels
capables de s’adapter à leur
environnement ou même
à leur état de santé : les
machines programmeraient
elles-mêmes leurs
opérations de maintenance
et – mieux encore, –
adapteraient leurs
algorithmes de contrôle dynamiquement pour compenser une
pièce usée et communiquer les données concernées aux autres
machines et aux personnes qui en dépendent. En intégrant
davantage d’intelligence sous forme de capacités de traitement et
de communication locales dans les machines, l’Internet des Objets
Industriels pourrait permettre de résoudre des problématiques
jusqu’ici insolubles. Bien entendu, « si c’était simple, tout le monde
le ferait ». Or l’évolution des technologies s’accompagne de
l’augmentation de leur complexité, ce qui fait de l’Internet des
Objets Industriels un défi de taille auquel aucune entreprise ne peut
faire face seule.
Le défi de l’Internet des Objets IndustrielsLes difficultés sont d’autant plus évidentes lorsque que l’on compare
les spécifications de l’Internet des Objets Industriels à celles de
l’Internet grand public. Si les deux réseaux impliquent de connecter
des appareils et des systèmes à travers le monde, l’Internet des
Objets Industriels impose des spécifications plus strictes en termes
de latence, de déterminisme et de bande passante au niveau des
réseaux locaux. Les machines de précision peuvent par exemple
tomber en panne si leur synchronisation est rompue ne serait-ce
que d’une milliseconde, c’est pourquoi respecter leurs spécifications
s’avère crucial pour la santé et la sécurité à la fois des opérateurs, des
machines elles-mêmes, et des affaires en général.
En intégrant davantage d’intelligence sous forme de capacités de traitement et de communication locales dans les machines, l’Internet des Objets Industriels pourrait permettre de résoudre des problématiques jusqu’ici insolubles.
ni.com/trend-watch/f
Aujourd’hui, il existe un certain nombre de plates-formes
dédiées au développement de l’Internet des Objets
Industriels. Celles vers lesquelles se tournent les
concepteurs doivent reposer sur un système d’exploitation
compatible avec les environnements informatisés afin
qu’elles soient bien approvisionnées et configurées, et
qu’elles puissent correctement identifier les utilisateurs
et les autoriser à maintenir l’intégrité du système tout en
optimisant son temps de disponibilité. Cela passe par
l’utilisation d’un système d’exploitation ouvert qui permet
aux spécialistes en sécurité informatique du monde entier
de collaborer et de développer de nouvelles solutions de
sécurité embarquée. Ces plates-formes doivent également
s’appuyer sur des technologies standard comme l’Ethernet
et inclure des normes en évolution pour permettre un
réseau plus ouvert et plus déterministe capable de
répondre aux spécifications de latence, de déterminisme
et de bande passante de l’Internet des Objets Industriels,
tout en maximisant l’interopérabilité des fournisseurs de
systèmes industriels et des consommateurs de l’Internet
des Objets. Les organisations telles que l’Industrial Internet Consortium (IIC) consignent les cas d’usage et
garantissent une certaine interopérabilité. L’institut IEEE,
de son côté, a formé le groupe de travail Time-Sensitive Networking dans le but d’adapter la norme 802.1 aux
nouvelles spécifications.
La conception actuelle de l’Internet des Objets Industriels
représente un marché colossal ainsi que des possibilités
technologiques ouvertes à tous. Les organisations comme
l’IIC, IEEE et AVnu orientent leurs efforts sur la définition
de l’Internet des Objets Industriels et en rassemblent
consciencieusement tous les cas d’usage pour déterminer
la meilleure façon de poursuivre l’innovation dans ce
domaine. Les ingénieurs et les scientifiques implémentent
d’ores et déjà des systèmes à la pointe de l’Internet des
Objets Industriels, mais plusieurs aspects doivent encore
être définis et la tâche est loin d’être achevée. Vous
pouvez vous pencher sur l’approche basée plate-forme et
rejoindre la génération de l’Internet des Objets Industriels
en vous impliquant dans ces organisations pour définir
l’avenir de cette technologie et garantir que l’innovation
– par opposition à l’intégration – soit au cœur des
préoccupations des entreprises.
L’ÈRE DES SYSTÈMES Combien de contacts ont vos machines ? GE explique la nature interconnectée des machines actuelles.
youtube.com/nationalinstruments
SécuritéL’adaptabilité et l’évolutivité ne sont qu’une partie des défis
posés par l’Internet des Objets Industriels : la gestion et la
sécurité des systèmes sont également d’une importance
majeure. De plus en plus de réseaux de systèmes sont mis
en exploitation ; or ces systèmes doivent communiquer
entre eux mais aussi avec les entreprises, souvent sur de
grandes distances. Bien entendu, ces opérations doivent
être sûres, au risque de compromettre des millions de
dollars d’actifs. L’exemple le plus parlant pour illustrer
l’importance de la sécurité est le smart grid, qui représente
une véritable réussite de l’Internet des Objets Industriels.
Les dommages causés par une atteinte à la sécurité sur
ce genre de réseaux sont susceptibles d’être d’autant
plus importants que les informations qui y circulent sont
facilement accessibles.
Maintenance et mises à jourCes systèmes ne doivent pas seulement être sécurisés,
ils doivent également être régulièrement modifiés
et maintenus pour répondre aux spécifications de
maintenance et aux fonctionnalités en constante évolution.
L’ajout de capacités s’accompagne de mises à jour
logicielles ou de l’adjonction de systèmes supplémentaires
qui très vite, forment un véritable lacis de composants
interconnectés. Le nouveau système doit s’intégrer non
seulement avec le système original, mais aussi avec
tous les autres. Imaginez la difficulté qu’impliqueraient la
modification et la mise à jour des centaines de millions de
systèmes situés partout dans le monde...
Investir dans l’Internet des Objets IndustrielsDévelopper et déployer les systèmes qui constitueront
l’Internet des Objets Industriels représente un énorme
investissement pour les décennies à venir. Il ne s’agit
pas d’essayer de prévoir l’avenir, mais de déployer un
réseau de systèmes suffisamment flexible pour évoluer
et s’adapter aux besoins futurs. Dans cette optique,
l’approche basée plate-forme s’impose comme la voie
à suivre : le déploiement d’une même architecture
matérielle souple sur plusieurs applications réduit
grandement la complexité matérielle et déplace chaque
nouveau problème au niveau logiciel. Le même principe
doit s’appliquer aux outils logiciels, afin de former une
plate-forme matériel/logiciel performante et de créer
une solution unifiée. Une approche basée plate-forme
efficace ne s’appuie ni sur le matériel, ni sur le logiciel
indépendamment, mais plutôt sur l’ensemble des
technologies innovantes au cœur de l’application.
CONCEPTION BASÉE PLATE-FORME | ARCHITECTURE OUVERTE | ETHERNET TEMPS RÉEL
Pour s’adapter à l’évolution constante des besoins, les appareils qui alimentent l’Internet des Objets Industriels doivent reposer sur une plate-forme matériel/logiciel intégrée et sur un réseau temps réel capables de satisfaire les spécifications des nouvelles technologies.